JPH1126800A - 集光式太陽電池装置 - Google Patents
集光式太陽電池装置Info
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- JPH1126800A JPH1126800A JP9197790A JP19779097A JPH1126800A JP H1126800 A JPH1126800 A JP H1126800A JP 9197790 A JP9197790 A JP 9197790A JP 19779097 A JP19779097 A JP 19779097A JP H1126800 A JPH1126800 A JP H1126800A
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- solar cell
- fresnel lenses
- fresnel
- fresnel lens
- lenses
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
- F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多数隣接して設けたフレネルレンズ群の集光
効率を格段に向上させる。 【解決手段】 容器状ケーシング１の透明蓋板２内に多
数の集光用フレネルレンズ６が平面配置され、一方、ケ
ーシング１内の支持板４上には各集光用フレネルレンズ
６の焦点にそれぞれ太陽電池５が設けられている。各集
光用フレネルレンズ６は平面視で正六角形に成形され
て、互いに隙間無く隣接している。
効率を格段に向上させる。 【解決手段】 容器状ケーシング１の透明蓋板２内に多
数の集光用フレネルレンズ６が平面配置され、一方、ケ
ーシング１内の支持板４上には各集光用フレネルレンズ
６の焦点にそれぞれ太陽電池５が設けられている。各集
光用フレネルレンズ６は平面視で正六角形に成形され
て、互いに隙間無く隣接している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は集光式太陽電池装置
に関し、特に、多数の集光用フレネルレンズを使用した
場合に、集光効率を格段に向上させることができる集光
式太陽電池装置に関する。
に関し、特に、多数の集光用フレネルレンズを使用した
場合に、集光効率を格段に向上させることができる集光
式太陽電池装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】集光式太陽電池装置として、特願平８−
３５７８９６号には、容器状ケーシングの開口に覆着し
た透明な蓋板内に多数の集光用フレネルレンズを配設す
る一方、上記ケーシング内に設けた支持板上に多数の太
陽電池を搭載して、これら太陽電池を、各集光用フレネ
ルレンズの焦点に位置決めすることにより簡易かつ効率
的な太陽光発電を可能としたものが提案されている。こ
れを図５、図６でさらに説明すると、図５において、容
器状ケーシング１は角形で、その開口には蓋板２が覆着
されており、この蓋板２内に互いに隣接して多数の円形
フレネルレンズ７が配置されている。
３５７８９６号には、容器状ケーシングの開口に覆着し
た透明な蓋板内に多数の集光用フレネルレンズを配設す
る一方、上記ケーシング内に設けた支持板上に多数の太
陽電池を搭載して、これら太陽電池を、各集光用フレネ
ルレンズの焦点に位置決めすることにより簡易かつ効率
的な太陽光発電を可能としたものが提案されている。こ
れを図５、図６でさらに説明すると、図５において、容
器状ケーシング１は角形で、その開口には蓋板２が覆着
されており、この蓋板２内に互いに隣接して多数の円形
フレネルレンズ７が配置されている。
【０００３】すなわち、蓋板２は図６に示すように、上
層の強化ガラス板２１と下層の透明アクリル樹脂板２２
を有し、これらの間に上記フレネルレンズ７が位置して
いる。なお、フレネルレンズ７の輪帯状レンズ部７１は
実際のものより少なく示してある。上記ケーシング１内
には角形の支持板４（図５）が収納されており、この支
持板４上には各フレネルレンズ７に対応させて太陽電池
５が多数配置されている。支持板４は図略の駆動機構に
より二次元平面内を移動できるとともに、この移動に伴
って、図略のカム機構によって図５の紙面垂直方向へ三
次元的に移動させられ、この結果、図６に示すように支
持板４上の各太陽電池５は、対応するフレネルレンズ７
の焦点に常に位置決めされて、集光された太陽光が入射
する（図６の破線）。
層の強化ガラス板２１と下層の透明アクリル樹脂板２２
を有し、これらの間に上記フレネルレンズ７が位置して
いる。なお、フレネルレンズ７の輪帯状レンズ部７１は
実際のものより少なく示してある。上記ケーシング１内
には角形の支持板４（図５）が収納されており、この支
持板４上には各フレネルレンズ７に対応させて太陽電池
５が多数配置されている。支持板４は図略の駆動機構に
より二次元平面内を移動できるとともに、この移動に伴
って、図略のカム機構によって図５の紙面垂直方向へ三
次元的に移動させられ、この結果、図６に示すように支
持板４上の各太陽電池５は、対応するフレネルレンズ７
の焦点に常に位置決めされて、集光された太陽光が入射
する（図６の破線）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、円形のフレ
ネルレンズ７を使用した場合、これを既に説明したよう
に縦横直線状に隣接させて配置すると、図７の斜線部で
示すように、レンズ間にかなり大きな隙間を生じる。こ
のため、発明者の実験によると一定面積内に入射した太
陽光の２２％程度は太陽電池５へ集光されず、集光効率
が悪い。そこで、例えば図８に示すように、フレネルレ
ンズ７を各列で交互に位置をづらして配設すると、レン
ズ間の隙間（図８の斜線部）はかなり小さくできるが、
この場合でも太陽光の９％程度は集光されず、無駄にな
る。
ネルレンズ７を使用した場合、これを既に説明したよう
に縦横直線状に隣接させて配置すると、図７の斜線部で
示すように、レンズ間にかなり大きな隙間を生じる。こ
のため、発明者の実験によると一定面積内に入射した太
陽光の２２％程度は太陽電池５へ集光されず、集光効率
が悪い。そこで、例えば図８に示すように、フレネルレ
ンズ７を各列で交互に位置をづらして配設すると、レン
ズ間の隙間（図８の斜線部）はかなり小さくできるが、
この場合でも太陽光の９％程度は集光されず、無駄にな
る。
【０００５】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るもので、集光用フレネルレンズの形状を考慮すること
により、多数隣接して設けたフレネルレンズ群の集光効
率を格段に向上させた集光式太陽電池装置を提供するこ
とを目的とする。
るもので、集光用フレネルレンズの形状を考慮すること
により、多数隣接して設けたフレネルレンズ群の集光効
率を格段に向上させた集光式太陽電池装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、同一平面上に多数の集光用フレネルレ
ンズ（３，６）を配設するとともに、これら集光用フレ
ネルレンズ（３，６）の焦点にそれぞれ太陽電池（５）
を配設し、かつ各集光用フレネルレンズ（３，６）を平
面視で四角形、五角形、および六角形の少なくとも一つ
の形状に成形して、これら集光用フレネルレンズ（３，
６）を隙間無く隣接させる。
め、本発明では、同一平面上に多数の集光用フレネルレ
ンズ（３，６）を配設するとともに、これら集光用フレ
ネルレンズ（３，６）の焦点にそれぞれ太陽電池（５）
を配設し、かつ各集光用フレネルレンズ（３，６）を平
面視で四角形、五角形、および六角形の少なくとも一つ
の形状に成形して、これら集光用フレネルレンズ（３，
６）を隙間無く隣接させる。
【０００７】本発明においては、集光用フレネルレンズ
を、平面視で四角形、五角形、および六角形の少なくと
も一つの形状に成形したから、これらフレネルレンズを
多数隙間無く隣接させて平面配置することができる。し
たがって、従来の円形フレネルレンズに比して、レンズ
間の隙間が無いから、一定面積内に入射した太陽光の殆
ど全てを無駄なく効率的に集光することができる。
を、平面視で四角形、五角形、および六角形の少なくと
も一つの形状に成形したから、これらフレネルレンズを
多数隙間無く隣接させて平面配置することができる。し
たがって、従来の円形フレネルレンズに比して、レンズ
間の隙間が無いから、一定面積内に入射した太陽光の殆
ど全てを無駄なく効率的に集光することができる。
【０００８】
（第１実施形態）図１には本発明の集光用フレネルレン
ズを使用した集光式太陽電池装置の破断部分平面図を示
す。図において、角形の容器状ケーシング１はその開口
が透明の蓋板２で覆われており、この蓋板２内に、従来
技術で説明したように強化ガラス２１（図６参照）と透
明アクリル樹脂板２２に挟まれた状態で互いに隣接して
詳細を後述する多数のフレネルレンズ３が配置されてい
る。ケーシング１内には角形の支持板４が収納されてお
り、この支持板４上には各フレネルレンズ３に対応させ
て太陽電池５が等間隔で多数配置されている。支持板４
は図略の駆動機構により二次元平面内を移動できるとと
もに、この移動に伴って、図略のカム機構によって図１
の紙面垂直方向へ三次元的に移動させられ、この結果、
各太陽電池５は対応するフレネルレンズ３の焦点に常に
位置決めされて（図６参照）、太陽光が効率的に入射す
る。
ズを使用した集光式太陽電池装置の破断部分平面図を示
す。図において、角形の容器状ケーシング１はその開口
が透明の蓋板２で覆われており、この蓋板２内に、従来
技術で説明したように強化ガラス２１（図６参照）と透
明アクリル樹脂板２２に挟まれた状態で互いに隣接して
詳細を後述する多数のフレネルレンズ３が配置されてい
る。ケーシング１内には角形の支持板４が収納されてお
り、この支持板４上には各フレネルレンズ３に対応させ
て太陽電池５が等間隔で多数配置されている。支持板４
は図略の駆動機構により二次元平面内を移動できるとと
もに、この移動に伴って、図略のカム機構によって図１
の紙面垂直方向へ三次元的に移動させられ、この結果、
各太陽電池５は対応するフレネルレンズ３の焦点に常に
位置決めされて（図６参照）、太陽光が効率的に入射す
る。
【０００９】蓋板２内のフレネルレンズ３は正方形をし
ており、互いに隙間無く隣接して設けられている。すな
わち、各フレネルレンズ３は図２にその一部を拡大して
示すように、正方形領域に同心状に輪帯状レンズ部３１
を形成したもので、型成形によって透明のアクリル樹脂
板に多数のフレネルレンズ３が一体成形されており、隣
り合うこれらフレネルレンズ３間には隙間が生じていな
い。
ており、互いに隙間無く隣接して設けられている。すな
わち、各フレネルレンズ３は図２にその一部を拡大して
示すように、正方形領域に同心状に輪帯状レンズ部３１
を形成したもので、型成形によって透明のアクリル樹脂
板に多数のフレネルレンズ３が一体成形されており、隣
り合うこれらフレネルレンズ３間には隙間が生じていな
い。
【００１０】発明者の実験によると、このようなフレネ
ルレンズ群の集光効率は、各フレネルレンズ３の正方形
領域のコーナ部で２〜３％の集光ロスが生じるものの、
フレネルレンズ間に隙間が無いため、従来に比べて大き
く改善される。なお、正方形のフレネルレンズは、後述
する五角形以上の多角形のものに比して一体成形時の金
型の設計が容易であるから、コストがより安いという利
点がある。
ルレンズ群の集光効率は、各フレネルレンズ３の正方形
領域のコーナ部で２〜３％の集光ロスが生じるものの、
フレネルレンズ間に隙間が無いため、従来に比べて大き
く改善される。なお、正方形のフレネルレンズは、後述
する五角形以上の多角形のものに比して一体成形時の金
型の設計が容易であるから、コストがより安いという利
点がある。
【００１１】（第２実施形態）本実施形態の集光式太陽
電池装置では、図３に示すように、透明の蓋板２内に設
けた多数のフレネルレンズ６は全て正六角形としてあ
り、互いに隙間無く隣接して設けられている。そして支
持板２上には、これらフレネルレンズ６の焦点にそれぞ
れ太陽電池５が位置している。各フレネルレンズ６は図
４にその一部を拡大して示すように、正六角形領域に同
心状に輪帯状レンズ部６１を形成したもので、型成形に
よって透明アクリル樹脂板に多数のフレネルレンズ６が
一体成形されており、隣り合うこれらフレネルレンズ６
間には隙間が無い。
電池装置では、図３に示すように、透明の蓋板２内に設
けた多数のフレネルレンズ６は全て正六角形としてあ
り、互いに隙間無く隣接して設けられている。そして支
持板２上には、これらフレネルレンズ６の焦点にそれぞ
れ太陽電池５が位置している。各フレネルレンズ６は図
４にその一部を拡大して示すように、正六角形領域に同
心状に輪帯状レンズ部６１を形成したもので、型成形に
よって透明アクリル樹脂板に多数のフレネルレンズ６が
一体成形されており、隣り合うこれらフレネルレンズ６
間には隙間が無い。
【００１２】発明者の実験によると、フレネルレンズ６
を正六角形にすると、集光ロスを生じるコーナ部領域が
第１実施形態の正方形フレネルレンズ３に比して極めて
僅かになるため、このようなフレネルレンズ群ではほぼ
１００％の集光効率が得られる。また、このフレネルレ
ンズ群は樹脂材の一体成形により安価に製作できる。
を正六角形にすると、集光ロスを生じるコーナ部領域が
第１実施形態の正方形フレネルレンズ３に比して極めて
僅かになるため、このようなフレネルレンズ群ではほぼ
１００％の集光効率が得られる。また、このフレネルレ
ンズ群は樹脂材の一体成形により安価に製作できる。
【００１３】（その他の実施形態）なお、フレネルレン
ズの形状は正方形や正六角形に限らず、平面内に隙なく
並べることが可能な他の四角形や六角形、あるいは五角
形とすることができる。また、四角形と五角形や六角形
を適宜混在させることもできる。上記各実施形態では、
多数のフレネルレンズの焦点へ各太陽電池を位置決めす
る太陽電池装置に本発明を適用した場合について説明し
たが、これに限られず、多数のフレネルレンズとこれら
の焦点へ予め位置決めした太陽電池を一体に太陽方向へ
向けるような装置に対しても本発明を適用することがで
きる。
ズの形状は正方形や正六角形に限らず、平面内に隙なく
並べることが可能な他の四角形や六角形、あるいは五角
形とすることができる。また、四角形と五角形や六角形
を適宜混在させることもできる。上記各実施形態では、
多数のフレネルレンズの焦点へ各太陽電池を位置決めす
る太陽電池装置に本発明を適用した場合について説明し
たが、これに限られず、多数のフレネルレンズとこれら
の焦点へ予め位置決めした太陽電池を一体に太陽方向へ
向けるような装置に対しても本発明を適用することがで
きる。
【００１４】
【発明の効果】以上のように、本発明の集光式太陽電池
装置においては、集光用フレネルレンズの形状を四角
形、五角形、および六角形の少なくとも一つの形状に成
形して、これらを隙間無く平面配置することにより、多
数隣接して設けたフレネルレンズ群の集光効率を格段に
向上させることができる。
装置においては、集光用フレネルレンズの形状を四角
形、五角形、および六角形の少なくとも一つの形状に成
形して、これらを隙間無く平面配置することにより、多
数隣接して設けたフレネルレンズ群の集光効率を格段に
向上させることができる。
【図１】本発明の第１実施形態における、集光式太陽電
池装置の破断部分平面図である。
池装置の破断部分平面図である。
【図２】フレネルレンズ群の一部拡大平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における、集光式太陽電
池装置の破断部分平面図である。
池装置の破断部分平面図である。
【図４】フレネルレンズ群の一部拡大平面図である。
【図５】従来の集光式太陽電池装置の破断部分平面図で
ある。
ある。
【図６】従来の集光式太陽電池装置の部分垂直拡大断面
図である。
図である。
【図７】従来のフレネルレンズ群の一部拡大平面図であ
る。
る。
【図８】従来のフレネルレンズ群の一部拡大平面図であ
る。
る。
３…集光用フレネルレンズ、５…太陽電池、６…集光用
フレネルレンズ。
フレネルレンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 重雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 寒河江 孝志 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内 (72)発明者 石川 尚樹 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 同一平面上に多数の集光用フレネルレン
ズを配設するとともに、これら集光用フレネルレンズの
焦点にそれぞれ太陽電池を配設し、かつ各集光用フレネ
ルレンズを平面視で四角形、五角形、および六角形の少
なくとも一つの形状に成形して、これら集光用フレネル
レンズを隙間無く隣接させたことを特徴とする集光式太
陽電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9197790A JPH1126800A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 集光式太陽電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9197790A JPH1126800A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 集光式太陽電池装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126800A true JPH1126800A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16380402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9197790A Pending JPH1126800A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 集光式太陽電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126800A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-07-07 JP JP9197790A patent/JPH1126800A/ja active Pending
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